Who decides how long a second is? - John Kitching

Traducător: Paladi Laura Corector: Claudia Pravat

In 1967, researchers from around the world

În 1967, cercetători din întreaga lume

gathered to answer a long-running scientific question—

s-au adunat pentru a răspunde la eterna întrebare științifică:

just how long is a second?

cât durează o secundă?

It might seem obvious at first.

Poate părea evident la prima vedere.

A second is the tick of a clock,

O secundă este ticăitul unui ceas,

the swing of a pendulum, the time it takes to count to one.

oscilația unui pendul, timpul cât îți ia să numeri până la unu.

But how precise are those measurements?

Dar cât de exacte sunt aceste măsurători?

What is that length based on?

Pe ce se bazează durata aceasta?

And how can we scientifically define this fundamental unit of time?

Și cum putem defini științific această unitate fundamentală de timp?

For most of human history, ancient civilizations

În cea mai mare parte a istoriei omenirii,

civilizațiile antice au măsurat timpul cu calendare unice

measured time with unique calendars

that tracked the steady march of the night sky.

care urmăreau evoluția constantă a cerului nopții.

In fact, the second as we know it wasn’t introduced until the late 1500’s,

De fapt, secunda pe care o știm

a fost introdusă abia la sfârșitul anilor 1500,

when the Gregorian calendar began to spread across the globe

când calendarul gregorian a început să se răspândească pe tot globul,

alongside British colonialism.

odată cu colonialismul britanic.

The Gregorian calendar defined a day as a single revolution of the Earth

Calendarul gregorian determina o zi ca fiind o singură revoluție a Pământului

about its axis.

în jurul axei sale.

Each day could be divided into 24 hours, each hour into 60 minutes,

Fiecare zi putea fi divizată în 24 de ore, fiecare oră în 60 de minute

and each minute into 60 seconds.

și fiecare minut în 60 de secunde.

However, when it was first defined,

Totuși, când a fost stabilită prima dată,

the second was more of a mathematical idea than a useful unit of time.

secunda era mai mult un concept matematic decât o unitate utilă de timp.

Measuring days and hours was sufficient for most tasks in pastoral communities.

Măsurarea zilelor și a orelor era de ajuns

pentru majoritatea activităților din comunitățile pastorale.

It wasn’t until society became interconnected

Abia când societatea a devenit interconectată

through fast-moving railways that cities needed to agree on exact timekeeping.

datorită căilor ferate rapide,

orașele au simțit nevoia să convină asupra cronometrării exacte a timpului.

By the 1950’s, numerous global systems required every second

Pe la 1950, numeroase sisteme globale solicitau ca fiecare secundă

to be perfectly accounted for, with as much precision as possible.

să fie calculată perfect, cu o precizie cât mai exactă.

And what could be more precise than the atomic scale?

Și ce ar putea fi mai precis decât scara atomică?

As early as 1955, researchers began to develop atomic clocks,

Încă din 1955, cercetătorii au început să creeze ceasuri atomice

which relied on the unchanging laws of physics

bazate pe legile imuabile ale fizicii,

to establish a new foundation for timekeeping.

pentru a stabili o nouă bază a cronometrării timpului.

An atom consists of negatively charged electrons

Un atom constă din electroni încărcați negativ

orbiting a positively charged nucleus at a consistent frequency.

ce orbitează în jurul unui nucleu încărcat pozitiv la o frecvență constantă.

The laws of quantum mechanics keep these electrons in place,

Legile mecanicii cuantice țin acești electroni la locul lor,

but if you expose an atom to an electromagnetic field

dar dacă expuneți un atom la un câmp electromagnetic

such as light or radio waves,

precum lumina sau undele radio,

you can slightly disturb an electron’s orientation.

puteți perturba puțin poziția electronului.

And if you briefly tweak an electron at just the right frequency,

Dacă ajustați pentru scurt timp un electron la frecvența potrivită,

you can create a vibration that resembles a ticking pendulum.

puteți crea o vibrație asemănătoare cu oscilația pendulului.

Unlike regular pendulums that quickly lose energy, electrons can tick for centuries.

Spre deosebire de pendulele obișnuite ce-și pierd repede energia,

electronii pot oscila secole la rând.

To maintain consistency and make ticks easier to measure,

Pentru a menține consecvența și a face oscilația mai ușor de măsurat,

researchers vaporize the atoms,

cercetătorii vaporizează atomii,

converting them to a less interactive and volatile state.

convertindu-i într-o stare mai puțin interactivă și volatilă.

But this process doesn’t slow down the atom’s remarkably fast ticking.

Însă acest proces nu încetinește oscilația extrem de rapidă a atomului.

Some atoms can oscillate over nine billion times per second,

Unii atomi pot oscila de peste 9 miliarde de ori pe secundă,

giving atomic clocks an unparalleled resolution for measuring time.

oferind ceasurilor atomice o rezoluție inedită

pentru măsurarea timpului.

And since every atom of a given elemental isotope is identical,

Întrucât orice atom al unui anumit izotop elementar este identic,

two researchers using the same element and the same electromagnetic wave

2 cercetători ce folosesc același element și aceeași undă electromagnetică

should produce perfectly consistent clocks.

ar trebui să producă ceasuri perfect identice.

But before timekeeping could go fully atomic,

Dar înainte ca măsurarea timpului să devină complet atomică,

countries had to decide which atom would work best.

țările trebuiau să decidă ce atom va funcționa cel mai bine.

This was the discussion in 1967,

Aceasta a fost dezbaterea în 1967,

at the Thirteenth General Conference of the International Committee

la cea de a 13-a Conferință Generală

a Comitetului Internațional de Măsurări și Greutăți.

for Weights and Measures.

There are 118 elements on the periodic table,

În tabelul periodic sunt 118 elemente,

each with their own unique properties.

fiecare având proprietățile sale unice.

For this task, the researchers were looking for several things.

În acest scop, cercetătorii analizau câteva aspecte.

The element needed to have long-lived

Elementul trebuia să aibă oscilații ale electronilor de lungă durată

and high frequency electron oscillation for precise, long-term timekeeping.

și de înaltă frecvență pentru o măsurare exactă

și îndelungată a timpului.

To easily track this oscillation,

Pentru a urmări ușor această oscilație,

it also needed to have a reliably measurable quantum spin—

era nevoie și de un un spin cuantic cu o măsurare fiabilă,

meaning the orientation of the axis about which the electron rotates—

adică orientarea axei în jurul căreia se rotește electronul,

as well as a simple energy level structure—

precum și de o structură simplă a nivelului de energie,

meaning the active electrons are few and their state is simple to identify.

însemnând că electronii activi sunt puțini și starea lor poate fi ușor identificată.

Finally, it needed to be easy to vaporize.

În cele din urmă, elementul trebuia să fie ușor de vaporizat.

The winning atom? Cesium-133.

Ce atom a câștigat? Cesiu-133.

Cesium was already a popular element for atomic clock research,

Cesiul era deja un element popular pentru cercetarea privind ceasul atomic,

and by 1968, some cesium clocks were even commercially available.

iar în 1968 unele ceasuri cu cesiu erau chiar disponibile în comerț.

All that was left was to determine how many ticks of a cesium atom

Tot ce mai rămânea era să se determine câte oscilații ale unui atom de cesiu

were in a second.

existau într-o secundă.

The conference used the most precise astronomical measurement

În cadrul conferinței s-a utilizat cea mai precisă măsurătoare astronomică

of a second available at the time—

a secundei disponibilă la acel moment,

beginning with the number of days in a year and dividing down.

începând cu numărul zilelor într-un an și împărțind descrescător.

When compared to the atom’s ticking rate,

În comparație cu rata oscilațiilor atomului,

the results formally defined one second

rezultatele au stabilit oficial

că o secundă reprezintă exact

as exactly 9,192,631,770 ticks of a cesium-133 atom.

9.192.631.770 de oscilații

ale unui atom de cesiu-133.

Today, atomic clocks are used all over the Earth— and beyond it.

Astăzi, ceasurile atomice sunt folosite peste tot pe Pământ şi dincolo de el.

From radio signal transmitters to satellites

De la transmițătoare de semnale radio către sateliți

for global positioning systems,

pentru sisteme de poziționare globală,

these devices have been synchronized

aceste dispozitive au fost sincronizate

to help us maintain a globally consistent time—

pentru a ne ajuta în menținerea unui timp constant la nivel global,

with precision that’s second to none.

cu o precizie fără egal.